CN101975985A - 一种椭球/球面组合光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属光学系统领域，尤其涉及一种可以提升光能利用效率的椭球/球面组合光学系统，它包括椭球反光镜(1)及球面反光镜(2)；所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)的光轴重合；所述球面反光镜(2)的球心与椭球反光镜(1)的第一焦点(F201)重合；在所述球面反光镜(2)的底部设有中心孔(3)；所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)基片材料采用耐热高硼硅玻璃；所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)经过光学研磨抛光后制成，其面型精度≤50μm。本发明结构简单，可显著提高光能的利用效率，避免产生杂散光的椭球/球面组合光学系统。
Description
技术领域
本发明属光学系统领域，尤其涉及一种可以提升光能利用效率的椭球/球面组合光学系统。
背景技术
椭球反光镜是光学系统中最常见的集光元件，其收集光线的能力直接影响到光学系统利用光能的效率。
将一点光源放置在内表面镀有反射光学薄膜的椭球反光镜的第一焦点F201上，光源发出的光线经内表面反射后会聚在第二焦点F202处。(见图1)利用这一特点，椭球反光镜光学系统可以提升光源光能利用效率。
从图1可以看出，椭球反光镜利用光能的能力取决于有效包容角α的大小，在此范围内的光线才能有效地会聚在F202处，而另一部分未经反光镜反射的光(直射光)则无法有效利用。在光学系统里，这部分光线不但白白损失掉，还会产生杂散光，直接影响光学效果。
要想更有效地利用光能，最直接的办法是增大有效包容角α，这就要求不断加大反光镜的深度，但这在非球面光学加工及表面镀制光学涂层上很难实现。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种结构简单，可显著提高光能的利用效率，避免产生杂散光的椭球/球面组合光学系统。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种椭球/球面组合光学系统，它包括椭球反光镜及球面反光镜；所述椭球反光镜与球面反光镜的光轴重合；所述球面反光镜的球心与椭球反光镜的第一焦点重合；在所述球面反光镜的底部设有中心孔。
利用椭球反光镜和球面反光镜的光学特点，将二者在一定条件下进行组合，可以有效地解决光能的利用效率问题。
在椭球反光镜和球面反光镜光轴重合的情况下，如果球面反光镜的球心与椭球反光镜的第一焦点F201也相互重合，且球面反光镜底部开有一定尺寸的中心孔，那么将一点光源放置在F201处，光源产生的直射光不但避免，而且还可以有效地通过球面镜反射进行回收利用。
与单只椭球反光镜相比，设计不同尺寸的的椭球反射镜与球面镜的组合结构，可以不同程度的提升系统的光通量值，提升光源利用效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为椭球反光镜光学原理图；
图2为球面反光镜光学原理图；
图3为本发明的整体结构示意图；
图4为本发明辐照度；
图5为单只椭球反光镜照度。
图中：1为椭球反光镜；2为球面反光镜；3为中心孔；4为光源；5为光学冷反光膜涂层。
具体实施方式
参见图3所示，椭球/球面组合光学系统，它包括椭球反光镜1及球面反光镜2；所述椭球反光镜1与球面反光镜2的光轴重合；所述球面反光镜2的球心与椭球反光镜1的第一焦点F201重合；在所述球面反光镜2的底部设有中心孔3。
本发明所述椭球反光镜1与球面反光镜2基片材料采用耐热高硼硅玻璃。
本发明所述椭球反光镜1与球面反光镜2经过光学研磨抛光后制成，其面型精度＝30μm。
本发明所述椭球反光镜1与球面反光镜2内表面均镀制光学冷反光膜涂层5。
将一点光源放置在内表面镀有冷反射光学薄膜的球面反光镜的球心处，光源发出的光线经球面反光镜内表面反射后仍返回球心。(见图2及图3)
由光源发出的光线，一部分经椭球反光镜1反射后会聚在F202处，另一部分直接照射在球面反光镜2上，这部分光线经反射后穿过球心F201照射在椭球反光镜上，再经过反射会聚在F202处。
结论验证：
椭球反光镜参数：a＝50mm、b＝40mm、c＝30mm底孔直径＝27mm，外口径＝80mm；
球面反光镜参数：r＝55.5mm；底孔直径＝19.8mm；外口直径＝93.4mm；
使用10W、半径1mm球形点光源、1000根光线进行模拟分析，在F202处使用光屏接收。
两种结构在第二焦点处辅照度对比：
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种椭球/球面组合光学系统，其特征在于，包括椭球反光镜(1)及球面反光镜(2)；所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)的光轴重合；所述球面反光镜(2)的球心与椭球反光镜(1)的第一焦点(F201)重合；在所述球面反光镜(2)的底部设有中心孔(3)。
2.根据权利要求1所述的椭球/球面组合光学系统，其特征在于：所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)基片材料采用耐热高硼硅玻璃。
3.根据权利要求2所述的椭球/球面组合光学系统，其特征在于：所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)经过光学研磨抛光后制成，其面型精度≤50μm。
4.根据权利要求3所述的椭球/球面组合光学系统，其特征在于：所述椭球反光镜(1)与球面反光镜(2)内表面均镀制光学冷反光膜涂层(5)。
Priority Applications (1)
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| CN2010102986816A CN101975985A (zh) | 2010-09-30 | 2010-09-30 | 一种椭球/球面组合光学系统 |
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Publications (1)
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| CN101975985A true CN101975985A (zh) | 2011-02-16 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN101975985A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110388594A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-10-29 | 黑拉有限责任两合公司 | 用于车辆的通信设备 |
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2010
- 2010-09-30 CN CN2010102986816A patent/CN101975985A/zh active Pending
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